基于Mipmap的大规模地形绘制算法与仿真

研究大规模地形与纹理数据动态可视化算法与仿真问题。针对大规模地形与纹理数据动态可视化实时显示难题,提出一种基于Mipmap的大规模地形动态绘制算法,实现模型数据库组织与管理的高效性、场景调度的实时性,以北京市地形数据为仿真模型,实现大规模地形与纹理数据动态可视化算法与实时仿真。上述算法在Mipmap技术的基础上,首先利用双线性内插算法把离散的原始数据生成规则网格DEM,然后采用四叉树结构的LOD算法简化海量地形和纹理数据,最后使用四队列分页调度、基于视域的LRU算法释放内存、多线程并行处理的场景优化策略来进行动态调度和绘制。结合OSG和Open GL渲染引擎,将基于Mipmap的大规模地形绘制算法应用在北京市地形绘制中,仿真结果表明,上述算法比传统的CLOD地形瓦片绘制算法,具有更快的渲染绘制速率,并且能够快速绘制北京市地形数据和在不同场景下进行快速浏览。     

大规模三维地形生成算法的实施与分析

为了探讨适合于虚拟现实中大规模三维地形生成的算法,文章分析了均匀网格算法和ROAM算法的原理及其特点,基于Molehill渲染引擎采用两种不同的算法实施了地形数据的模拟与绘制。实验结果表明,由于ROAM算法可根据视点的位置动态地计算模型的细节层次,减少了每帧渲染多边形的数量,所以,提高了大规模地形数据的运算效率,适合于大规模三维地形场景的虚拟建模需求。     

基于Creator的公路虚拟仿真大地形生成方法研究

目前基于Creator生成的公路虚拟仿真大地形生成方法中存在着手工绘制不够精确,基于数据绘制又缺乏相关地形数据等问题。为解决此问题,利用地理信息技术,通过ArcGIS、Global Mapper等工具软件通过一系列转换,把含有等高线信息的公路设计图转换生成基于Creator的三维地形数据库。实验结果表明,该方法能够有效快速地对公路地形进行精准建模。     

基于分块和包围球误差函数的地形绘制方法

针对大规模地形数据庞大、绘制速度慢的问题,提出一种基于数据分块和包围球误差函数的地形绘制方法。该方法对数据进行分块组织,按行列顺序对数据块编号,实现对地形数据的部分读取。依据视点可见性判断,实时调入可见数据块,设计一种基于包围球的误差函数,通过三角形二叉树构建层次细节模型,实现大规模地形实时绘制。实验结果表明该方法可以取得较高的帧速率和较好的绘制效果。     

利用可编程GPU实现大规模地形场景的高性能漫游*

对已有算法进行了综述,并针对数据动态调度、自适应网格模型的生成以及数据的组织与数据裁剪等方面进行了研究并提出改进方法,设计了一种基于GPU编程实现的大规模地形场景的实时绘制与漫游算法。利用GPU端完成地形网格更新、地形块的自动选取、高度图和纹理图采样等大部分计算工作,大大减轻了CPU端的计算负载。实验表明,该算法实现简单,内存开销较少,有效提高了地形绘制的效率,适于大规模地形场景的实时高效漫游。     

一种结合双线性插值和Perlin Noise的地形生成算法

针对传统三维地形生成算法在生成大规模地形数据时用时较多的问题,提出了一种结合双线性插值和Perlin Noise的地形生成算法.该方法首先将初始地形数据进行扩展,之后利用双线性插值和Perlin Noise进行地形细节生成.该方法能够有效降低生成大规模地形数据时的时间,并且该算法还可利用低分率地形数据生成高分辨率地形数据.     

地形可视化中的改进Geoclipmap算法

在大地形实时绘制中,大规模的地形数据和有限的硬件数据通信带宽是限制地形绘制效率的主要原因。在Geoclipmap算法的基础上,通过使用几何场景图(GSG)组织结构提高数据外存加载效率,在mipmap棱锥生成过程中采取sinc滤波方法进行重采样,避免地形细节丢失。为减少CPU到图形处理器（GPU）的数据流量,提出一种基于层次包围球的二级视锥体裁剪技术,并将法线的生成放到GPU的片段着色器中。实验结果表明,算法保持地形真实感,并有效提高绘制效率,能满足大地形的实时渲染要求。     

面向船舶航行训练的大范围地形建模

大规模地形场景的实时绘制在虚拟现实、地理信息系统、战场仿真等领域 有着广泛的应用。为满足船舶模拟训练系统中视景仿真的需求,对大规模地形场景的建模与 实时绘制技术进行了研究。首先对比了几类常用数据插值方法,采用数据融合的方式对DEM 数据进行了插值。通过结合模拟训练的实际,提出了一种基于可见性判断的地形剔除方法, 通过放射状搜索,判断当前点是否遮挡,进而对被遮挡点进行剔除处理,可以有效减少地形 建模中无关面片,提高绘制速率。利用Google Earth 获取地形纹理,使用Terri Vista 构建三维 地形,实现了地形的三维建模。试验表明提出的方法可实现大规模地形场景的高效逼真绘制。     

大规模地形的LOD生成算法研究

为了实时地绘制大规模地形数据,提出了一种改进的实时连续LOD生成算法.该算法采用分块分层的思想,首先将大规模高程数据进行分块,然后对块中数据按照分辨率的大小分层存储.根据视点位置和网格空间对象误差的关系建立基于四叉树的LOD模型,从而提高了大规模地形的绘制效率.使用该方法描述了太湖流域的地形,取得了良好的绘制效果.     

一种基于不完全四叉树的LOD生成算法

为了实时地绘制大规模地形数据,提出了一种改进的实时连续LOD生成算法。该算法首先采用Mortan码的编码方式对地形数据进行简化,并利用不完全四叉树存储简化后的高程数据;然后根据视点位置和网格空间对象误差的关系建立基于不完全四叉树的LOD模型,同时采用逐层找邻法调整不同层次之间的裂缝,并给出了寻找不同类型邻居的实现过程;最后采用背面剔除算法将起伏地形的不可见部分去除。实际编程时,由于采用了H ilbert填充曲线方式存储四叉树结点,并采用隔层四叉树方式访问结点数据,从而提高了大规模地形的绘制效率。使用该方法描述荆江地区的地形,取得了良好的绘制效果。     

基于改进的约束四叉树LOD全球地形实时绘制

由于大规模三维地形可视化的数据量大、组织结构复杂等特点,对大规模地形数据的分块、调度和组织已成为研究重点。传统的INY．树结构存在节点重复储存、大地形绘制效率不高、T形裂缝等问题,论文提出了一种改进的约束四叉树多细节层次绘制算法,减少了储存冗余。在全球地形实时绘制的时候,采用了改进的细节层次细分评价函数和简单的“裙边”裂缝处理方法,并且使用了四种绘制优化策略。通过实验结果可以看出,计算机储存减少,计算量降低,大地形的实时绘制效果、效率很好。对虚拟城市、数字地球的构建和应用有参考价值。     

基于LOD的海量地形数据并行渲染技术

随着地球空间信息技术的发展,建立具有海量空间数据的大规模虚拟地形场景越来越重要. 然而,面对海量的地形数据,如何简化地形,提升绘制与渲染效率,是地形渲染的关键. 本文对LOD地形渲染技术、大规模数据集的分析与处理、并行计算等相关技术进行了研究,提出了基于LOD的海量地形数据并行渲染技术. 该技术首先使用LOD四叉树简化地形,其次结合多核CPU并行计算的方法提升效率,最后结合大规模数据调度策略,实现了海量地形数据的并行渲染,并分析对比了非并行和并行情况下的实验结果. 本文所取得的理论与技术方面的成果可为大规模场景渲染提供新的技术思路.     

基于libMini的动态地形实时渲染算法

为了减少地形动态变化时的地形计算时间,满足动态地形实时可视化的需要,在地形渲染库libMini的基础上,依据地形动态变化的局部性特点,以及库中LOD(Level ofDetail)算法的具体实现方式,运用局部更新的思想,提出了一种动态地形实时计算和渲染算法.算法避免了在地形动态变化时进行大量重复计算,使得在地形动态变化时所需的计算量大大减少,达到实时渲染要求.实验表明,算法使得局部地形动态变化时地形计算和渲染的时间从秒级降低到毫秒级,可以满足实时渲染要求.     

分块LOD连续非线性分布的地形渲染

基于四叉树的数据结构,提出了一种适于GPU批处理的地形可视化算法,以地形分块作为基本的处理单元,使用同一个顶点缓冲区对象实现所有地形块三角形集的渲染,提出了地形分块非线性分布的LOD选取函数,通过提出的地形块综合平滑因子,在顶点着色器上实现了高程值的平滑过渡,给出了GPU上算法的处理过程。实验对比结果表明,该算法地形绘制LOD层次调节方便,具有较高的地形渲染效率。     

大规模地形真实感渲染技术研究

针对快速增长的数据规模和计算机图形硬件处理能力之间的矛盾,对大规模地形真实感渲染技术进行研究。采用基于四叉树的层次细节算法渲染大规模地形,设计四叉树地形的存储结构,以视距和地形粗糙度的双重标准确定地形节点的细节程度,给出利用裙边修补裂缝的方法。实验结果表明,该技术能快速实时地完成大规模地形数据的调度和场景的真实感渲染。     

一种双层次细节地表模型的实时绘制算法

提出了一种双层次细节地表模型的快速绘制算法。建立了双层次细节地表模型,在模型的低层次细节中,采用了视无关的ROAM网格粗略地表示整个地形地貌;在高层次细节中,借助以视点为中心的均匀网格描述地形高度起伏的细节。通过调节高层细节与整个地形投影面积的比例,控制高层次细节覆盖范围,把两层模型的过渡区域推向离视点较远的位置。过渡区域采用了基于图像空间的逐像素纹理混合与偏移方法生成该区域的颜色,保证双层次细节的平滑过渡。实验证明,该方法在保持逼真视觉效果的同时,能够较大规模地提高三维地形绘制速度。     

基于GPU编程的地形可视化

由于地形模型固有的复杂性,致使计算机硬件水平一直难以满足大规模地形模型的实时显示需求。为了在现有的硬件水平上实现地形模型的快速绘制,在对传统的ROAM算法进行改进的基础上,提出一种基于GPU编程的地形可视化算法,实现了视点依赖的大规模地形的快速可视化。该算法首先基于改进的ROAM(real-time optimallyadaptive meshes)算法生成视点依赖的优化连续LOD模型;然后用GPU编程计算顶点的变换、法向量、纹理坐标、纹理采样和面元光照;最后完成地形的着色。实验结果表明,利用GPU编程不仅能有效提高算法速度,而且能实现较大规模地形的实时漫游。     

面向GPU的批LOD地形实时绘制

为提高大规模地形实时渲染时的绘制效率,提出一种使用地形分块作为处理单元的批LOD算法。在预处理阶段,将多分辨率的地形数据划分成适于GPU批处理的分块,使用四叉树进行分块的有效组织。在此基础上,提出一种基于分块绘制的LOD误差标准,简化层次选取的计算量,通过增加"裙"和进行几何变形实现了层次间的有效过渡;实时绘制过程中,使用视锥裁剪减少进入图形硬件的数据量,利用地形四叉树列表和预测机制实现地形数据的有效加载管理。实验结果表明,本文算法能够充分发挥图形硬件的性能,具有较高的地形实时渲染效率。     

大规模地形漫游中动态LOD算法研究

大规模的地形渲染技术一直是图形学里的热点问题之一。它在GIS、飞行模拟器、视频游戏里有重要的作用。大规模地形渲染的两个主要问题是地形数据存储问题和三角形数目问题。针对3D视频游戏,文中采用数据分块、局部数据显示以及与视点相关的裁减策略来控制数据显示量,使用了一种基于四叉树的LOD算法来解决大规模地形渲染中的三角形数目问题。实验结果表明综合使用上诉方法,有效地减少了显示数据计算量,能满足3D游戏场景的交互式漫游的实时性要求。